Разделение каналов в радиолинии (стр. 2 из 4)
При разделении сигналов по форме базисные функции
должны быть линейно независимыми и ортогональными. При этом передаваемая информация заключается в амплитуде базисных функций. В случае разделения по форме канальный сигнал имеет вид: 
, ( 15)где
- период канального сигнала, 
- отсчеты первичного сигнала.Выражение справедливо в случае, когда информация заключена в амплитуде сигнала. В качестве базиса используются функции, удобные с точки зрения технической реализации. В частности полиномы Лежандра, Матье и др. При использовании полиномов Лежандра отдельные базисные функции равны:
( 16)Условие ортогональности в этом случае имеет вид:
( 17)Т.о., средняя мощность каждого ортогонального колебания равна (
). Для того чтобы выровнять мощность канальных сигналов на передающей стороне каждую базисную функцию умножают на 
.При использовании нечетных полиномов в сигнале появляются скачки, для передачи которых потребуется широкая полоса радиоканала (рисунок 3).
Рисунок 3
Для устранения этого недостатка в передаваемом сигнале у нечетных полиномов через период изменяют полярность (рисунок 4).
Рисунок 4
Рассмотрим структурную схему передающей части системы с ортогональными сигналами (рисунок 5).
Рисунок 5
где СМУ – суммарно-масштабирующий усилитель, ГПФ – генератор полиномиальных функций, ГТЧ – генератор тактовой частоты, ГНК – генератор несущего колебания, К – ключ, С – синхронизатор.
Первичный сигнал
- непрерывная функция времени. ГТЧ формирует кратковременный импульс с частотой 
. Ключ К хранит значение отсчетов за весь период, а синхронизатор формирует синхросигнал.Тогда групповой будет сигнал представлен в следующем виде:
, 
, ( 18)Для разделения канальных сигналов используют свойство их ортогональности. Эта операция сводится к вычислению скалярного произведения группового сигнала на базисную функцию выделяемого канала
( 19)Структурная схема приемной части системы приведена на рисунке 6.
Рисунок 6
Ортогональные полиномы Лежандра, Чебышева и т.д. являются непрерывными аналоговыми сигналами и, следовательно, устройствам их генерирования и обработки свойственны недостатки присущие всем аналоговым устройствам:
- невозможность унификации и стандартизации большинства устройств;
- высокие требования к температурной стабильности;
- сложность технической реализации генераторов полиномиальных функций.
Поэтому в настоящее время в качестве канальных сигналов используются различные типы цифровых сигналов, в частности ансамбль функций Уолша.
4 Частотное разделение каналов (ЧРК)
ЧРК – частный случай разделения ортогональных сигналов. Базисные функции ортогональны в частотной области. Вид базисных функций:
, ( 20)где
- поднесущая частота.Колебания ( 19) будут оставаться ортогональными при любых значениях параметров
, и 
, если частотные спектры канальных сигналов не перекрываются.Спектр группового сигнала показан на рисунке 7.
Рисунок 7
Для лучшего разделения каналов между спектрами канальных сигналов вводят защитный интервал
. Общая ширина спектра группового сигнала 
: 
. ( 21)Ширина спектра
зависит от вида модуляции и ширины спектра первичного сигнала. 
, ( 22)где
- ширина спектра первичного сигнала, 
- коэффициент, зависящий от вида модуляции, для амплитудной модуляции (АМ) 
.Для частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляции
зависит от девиации частоты и индекса модуляции.Основным недостатком системы с ЧРК является то, что с ростом числа каналов возрастает ширина спектра группового сигнала. При ЧРК сообщения можно передавать амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Модуляция осуществляется непрерывно при передаче всего сообщения. Обычно используют две ступени модуляции. В первой ступени каждая поднесущая может быть промодулирована по амплитуде, частоте или фазе. Возможна одновременная модуляция поднесущей по амплитуде и частоте. Эта операция удваивает число каналов без существенного расширения полосы частот тракта, но создает значительные взаимные помехи. Кроме того, можно увеличить общее число каналов, применяя однополосную модуляцию с полным подавлением одной боковой и поднесущей. Сумма модулируемых поднесущих модулирует несущую частоту передатчика по амплитуде, фазе и частоте во второй ступени модуляции. Возможны различные комбинации способов модуляции поднесущих частот и несущих колебаний:
АМ – АМ; АМ – ЧМ; ОБП – ЧМ; АМ – ОБП; ИКМ – ЧМ – ЧМ
Выбор определенного варианта построения системы с ЧРК зависти от требований к эффективности и помехоустойчивости.
Структура передающей части системы с ЧРК приведена на рисунке 8,
Рисунок 8
где ПР – преобразователь, КМ – канальный модулятор, ГНК – генератор несущего колебания, ПФ – полосовой фильтр.
Перенос спектров осуществляет КМ, а ПФ пропускают все спектральные компоненты модулированного сообщения и задерживают их гармоники. Гармоники возникают из-за нелинейности модуляционной характеристики КМ. После сумматора сигнал подается на модулятор передатчика, где происходит модуляция несущей. На первой ступени осуществляется модуляция канальных сигналов, а на второй модуляция несущей частоты. Сигнал, полученный на приемной стороне, поступает на общий демодулятор, а затем на систему из N фильтров (рисунок 9).
Рисунок 9
Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтров аналогичны АЧХ фильтров, используемых на передающей стороне. После фильтров включены канальные демодуляторы (КД).
5 Временное разделение каналов
При временном разделении каналов (ВРК) сигналы, принадлежащие отдельным каналам, не перекрываются по времени. Импульс i-го канала группового сигнала
может находиться только в i-м интервале времени (рисунок 10). Такие сигналы ортогональны независимо от формы импульсов, если только временное положение этих импульсов находится в пределах своего канального интервала. Частота переключения каналов выбирается так, чтобы для всех возможных реализаций сообщений удовлетворялся заданный показатель верности. Для выделения канального сигнала на приемной стороне используются базисные функции 
и 
.